Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 156
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ THIẾT
KẾ MÓNG CỌC XI MĂNG - ĐẤT KẾT HỢP VỚI MÓNG
BÈ CHO CÔNG TRÌNH CAO TẦNG LOẠI I
RESEARCH ON CALCULATING METHODS AND DESIGNING FOR SOIL
CEMENT PILE FOUNDATION IN COMBINATION WITH RAFT FOUNDATION
FOR HIGH BUILDING TYPE 1

SVTH: LÂM QUỐC THỐNG
Sinh viên khoa XDDD&CN, Trường Đại học Bách khoa, ĐHĐN
CBHD: KS. NGUYỄN THẠC VŨ
Khoa XDDD&CN, Trường Đại học Bách khoa, ĐHĐN
Tóm tắt
Đề tài nghiên cứu và đưa ra phương pháp tính toán móng Cọc Xi Măng – Đất kết hợp với
Móng bè cho các công trình dân dụng vừa và cao tầng loại 1 (9-16 tầng) trên cơ sở kết hợp lý
thuyết tính toán của các tác giả trong, ngoài nước và ứng dụng phần mềm ETabs V9.14 . Kết
quả nghiên cứu nếu được mở rộng và áp dụng vào thực tế sẽ góp phần hạ thấp giá thành xây
dựng công trình và giải tỏa được cơn sốt giá cả nguyên vật liệu hiện nay.
Abstract
This major is carried out to do a research on Soil Cement Pile and to propose the calculating
methods for them . Basing on combinating the theory of authors outside and inside the country
as well as applying the ETabs V9.14 software. This research result will make contribution to
reducing the construction price and solve the current materials and raw materials price fever if
it is specifically studied and applied into the practice

1. Mở đầu
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế , thị trường xây dưng ở Việt Nam
từ bao giờ đã trở nên nóng bỏng với hàng loạt các công trình cao tầng mọc lên nhanh chóng ở

lún nhiều hơn nhưng vẫn đảm bảo được giới hạn cho phép , và hiển nhiên là nó sẽ lún ít hơn
nhiều so với móng bè. Chính vì vậy mà móng bè cọc đã được sử dụng rất thành công ở
Frankfurt ( Cộng hòa liên bang Đức ) và nhiều nơi khác trên thế giới , ở những nơi mà nền đất
có lớp trầm tích sét tồn tại với chiều sâu quá lớn .
Nhược điểm lớn nhất của móng bè cọc chính là việc tính toán rất phức tạp do chúng ta
khó mà đánh giá chính xác sự phân chia nội lực giữa bản sàn đáy (Bè) và cọc và biến dạng của
khối móng này (độ lún) sẽ được tính toán như thế nào là hợp lý .
Trên cơ sở kết hợp lý thuyết tính toán của giáo sư Tenox Kyushu với lý thuyết móng
cọc bê tông cốt thép để tính toán kiểm tra điều kiện cường độ của Cọc Xi Măng - Đất, đồng
thời giải quyết bài toán tính toán nội lực bản đáy trên cơ sở kết hợp lý thuyết Mô Hình Nền
Winkler và phần mềm Etabs V9.14
3. Cơ sở khoa học để thiết kế Móng Bè trên nền Cọc Xi Măng Đất :
3.1. Quan điểm tính toán :
Việc tính toán Cọc Xi Măng - Đất được tiến hành ngược lại so với tính toán cọc bê
tông cốt thép tức là ta sẽ lựa chon trước số lượng và chiều dài của cọc sau đó đi kiểm tra xem
với lựa chọn đó thì có đảm bảo được khả năng chịu lực hay không .
Chấp nhận giả thiết rằng cọc vữa xi măng đất chỉ chịu tải trọng thẳng đứng còn toàn bộ
tải trọng ngang sẽ do toàn bộ bè bên trên nó tiếp thu rồi truyền cho xung quanh .
Khi tính toán và kiểm tra biến dạng (độ lún) của nền đất bên dưới ta sẽ kết hợp so sánh
giữa các phương pháp: Xuất trực tiếp kết quả chuyển vị của các gối tựa đàn hồi từ phần mềm
Etabs hay tính toán biến dạng của móng theo nguyên tắc khối móng quy ước bằng nhiều công
thức (Công thức của Giáo sư Brom ,hoặc một vài công thức khác) sẽ được đề cập trong phần
tính toán bên dưới .
3.2. Tính toán và kiểm tra cường độ cho Cọc Xi Măng – Đất :
Việc tính toán và kiểm tra sẽ được tiến hành cho 2 điều kiện sau :
qp = μp . qmax

fc
Ra = min( Ra1, Ra2 )


pL
Lp
nE
nE




: Hệ số phân bổ ứng suất ; a
p
=
f
col
A
A
.
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 158
α
1
=
).21).(1(
)1(
21
1




E
E
; n
P2
=
2
E
E
P
: Các hệ số tính toán .
ν1 = v2 = 0,3 : Hệ số Poisson trung bình của lớp 1 và lớp 2 .
. Tính toán được cường độ ứng suất nén sinh ra trên khối móng cọc mở rộng:
q
p
= μ
p
. q
max
= μ
p
.
f
A
N
Đem so sánh với fc
. Tính tổng cường độ chịu tải giới hạn của khối móng cọc đang thiết kế trong trường
hợp tính toán cho cả nhóm cọc R
a1
=


q
d
= ic.α.c.N
c
+ iγ.β.γ
1
.B
b
.N
γ
+ iq.γ
2
.z.N
q
( ic = iγ = iq = 1 )
α , β : Hệ số cường độ áp lực gối tựa phụ thuộc vào nền đất .
c : Lực dính kết của lớp đất tại vị trí mũi cọc quy ước .
Nc , Nγ , Nq : Hệ số tra bảng phụ thuộc vào góc nội ma sát của lớp đất tại mũi
( tương tự như phần tính toán sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép)
Z : Cao trình của mũi cọc so với nền tự nhiên ; γ
1
= γ
đẩy nổi1
; γ
2
= γ
dẩy nổi2
.
τdi.hi : Cường độ ma sát hông xung quanh khối cọc mở rộng .
Ở đây khác với cọc bê tông cốt thép τdi.hi là giá trị xác định theo công thức thực


Áp lực gối tựa thẳng đứng của một cọc đơn Rsingle được tính theo công thức thực
nghiệm sau : Đối với nền đất cát thì Rsingle = 75.Ntrb.Ap + Φ.τdi.hi .
Đối với nền đất sét , bùn thì Rsingle = 6.c.Ap + Φ.τdi.hi
c,Φ, Ap : Lực dính kết của đất tại mũi cọc, chu vi, diện tích của một cọc đơn .
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

159
Pile
H
Pile
2
1
S2
q
2
1
S1
N
trb
: Chỉ số SPT trung bình của đất tại vị trí mũi cọc ( Cách lấy như ở trên )
Fs = 2 : Là hệ số an toàn và n : là tổng số cọc trong khối đang tính toán .
Kiểm tra điều kiện Ra = min (R
a1
, R
a2
)

 N
3.3. Ttoán và kiểm tra Cọc Xi Măng – Đất theo điều kiện biến dạng :

.
: Tỉ số giữa tổng diện tích cọc gia cố với diện
tích khối gia cố .
n : Tổng số cọc ; Ap là diện tích tiết diện cọc
B,L là kích thước khối gia cố .
E
p
, E
s
: Môđun biến dạng của vật liệu cọc và của đất nền
mà cọc đi qua
S
2
là độ lún của khối đất bên dưới mũi cọc được tính
toán theo nguyên lý cộng lún từng lớp như độ lún tiêu chuẩn với
độ dốc ở đây là 2:1 . Và điều đó có nghĩa là diện tích khối móng quy ước tăng lên làm tải
trọng truyền xưống sẽ giảm đi .
Trên thực tế độ lún của móng bè cọc tính theo phương pháp này là rất lớn . Đó là do ta
đã bỏ qua sự làm việc của Bản đáy . Khi bản đáy có tham gia vào thì việc tính lún cho các khối
cọc gia cố một cách độc lập sẽ không còn phù hợp nữa bởi vì lúc này lực từ chân cột truyền
xuống sẽ không chỉ do mình khối cọc ở ngay dưới nó nhận hoàn toàn mà nó đã có sự phân
phối lại tải trọng .
3.3.2. Theo phương pháp phần tử hữu hạn trên cơ sở ứng dụng phần mềm ETabs
Theo như trên đã phân tích thì mô hình tính toán móng bè cọc mà ta sử dụng ở trên
chính là mô hình Nền đàn hồi Winkler . Theo đặc điểm của mô hình Winkler thì chuyển vị
độc lập tại các gối tựa dưới phạm vi chịu tải cũng chính là độ lún của nền tại những vị trí đó .
Như vậy ta có thể xem như chuyển vị của gối đàn hồi chính là độ lún của nền đất bên dưới
Móng bè cọc . Mặt khác cọc vữa do đựoc chế tạo từ vật liệu chính là xi măng và đất ngay dưới
chân của móng nên tính biến dạng của cọc là rất lớn , do đó ở đây ta cần xác định thêm biến
dạng của cọc vữa là S2’ , Nó cũng được xác định tương tự như S1 của phần tính toán độ lún

3.5. Ứng dụng tính toán cho công trình thực tế :
Công trình được tính toán ở đây là móng của công trình Vĩnh Trung Plaza với sơ đồ bố
trí cọc như hình vẽ
Chọn cường độ chịu nén giới
hạn của mẫu thử Fc = 2500 KN/m2.
Do đó cường độ thiết kế sẽ là :
fc
2500
33
c
F
  
830KN/m2 .
Kết quả tính toán cho các số hiệu
khối cọc được thể hiện trong bản tính
như bên dưới . Trong đó :
F77, F55 … : Là số hiệu cọc
mà tại đó có bố trí số cọc theo
phương OX là 7; 5 cọc và theo phương
OY là
Biểu đồ Momen M
11
single
(KN)
R
a2
(KN)
R dùng để kiểm tra
Bảng tổng hợp độ lún theo phương pháp Brom
F77 59932.2 26324 163596 173.6 2.243 4.668 6.912
F55 3757.4 1670.4 18776.3 100 1.311 1.898 3.208
F54 3005.9 1336.4 17858.5 102.6 1.45 1.84 3.29
F44 2404.7 1069.1 14196.9 88 1.323 1.615 2.937
F34 1803.6 801.8 13551.5 91.2 1.481 1.598 3.078
F24 1202.4 534.5 7119.8 52.4 0.776 0.82 1.596
F23 901.8 400.9 6060 48.4 0.888 0.758 1.646
F22 601.2 267.3 3697.6 32.3 1.152 0.405 1.557
P
gl
(KN)
S
1
(cm)
S
'
(cm)
S
(cm)
Kí
hiệu
G
pile

S
'
(cm)
S
(cm)

Ta nhận thấy có sự chênh lệch lớn giữa 2 bảng kết quả và điều đó có thể giải thích bởi sự
phản ánh chưa đúng hệ số nền của nền đất

4. Đánh giá kết quả
Kết quả tính toán ở trên cho thấy về cơ bản các phương pháp tính toán ở trên đã đưa ra
và giải quyết được các vấn đề một cách tương đối, nhưng kết quả thu được từ các phương
pháp vẫn chưa thể coi là hợp lý. Nguyên nhân chính là do tất cả các phương pháp trên vẫn
chưa phản ánh đúng bản chất của nền đất.
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 162
5. Kiến nghị
Trong giai đoạn hiện nay nếu tiếp tục hoàn thiện lý thuyết kết hợp với thực nghiệm thì
đề tài trên có thể áp dụng vào cho nhiều công trình xây dựng đặc biệt với các công trình vừa
và cao tầng (từ 4-15 tầng) và hiệu qủa kinh tế mà nó mang lại là rất lớn.
Hướng phát triển của đề tài :
Tiếp tục nghiên cứu mối liên hệ của ứng suất và biến dạng giữa nền đất bên dưới và
bản đáy bên trên với Cọc Vữa Xi Măng Đất để từ đó phản ánh chính xác hơn nữa các tính chất
cơ lý của nền đất.
Nghiên cứu sự làm việc chung cư Móng Bè Cọc để có thể đưa ra một mô hình hoàn
chỉnh hơn trong việc tính toán sự phân chia nội lực cho bản đáy và cho cọc, từ đó đưa ra
phương pháp tính toán biến dạng (Độ lún) cho Móng Hỗn Hợp – Móng Bè Cọc một cách
chính xác hơn.